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DE102008052656B3 - cutting nozzle - Google Patents

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Abstract

Eine Schneiddüse für das Laserschneiden und/oder das Plasmaschneiden wird aus zwei Teilen hergestellt, nämlich einem einen Düsenkanal (12) über dessen gesamte Länge koaxial umschließenden Kernteil (10) aus Kupfer und einem einen Schutzflansch bildenden Flanschteil (18) aus Stahl. Der Flanschteil (18) umschließt den Kernteil (10) koaxial und ist mit diesem durch eine Fügeverbindung fest verbunden.A cutting nozzle for laser cutting and / or plasma cutting is produced from two parts, namely a copper core part (10) coaxially enclosing a nozzle channel (12) over its entire length and a steel flange part (18) forming a protective flange. The flange part (18) surrounds the core part (10) coaxially and is firmly connected thereto by a joint connection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneiddüse für das Laserschneiden und/oder das Plasmaschneiden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a cutting nozzle for the Laser cutting and / or plasma cutting according to the preamble of the claim 1.

Beim Laserschneiden wird das zu trennende Material, z. B. ein Blech, mittels eines Laserstrahls geschmolzen, verbrannt oder sublimiert. Der Laserstrahl wird in einer Laserstrahlquelle erzeugt, über eine Strahlführung zu einer Fokussieroptik geführt und tritt dann fokussiert durch die Schneiddüse aus, um entlang der Schnittfuge auf das zu trennende Material aufzutreffen. Durch die Schneiddüse wird im Allgemeinen auch ein Prozessgas auf die Bearbeitungsstelle gelenkt. Die Schneiddüse besteht in der Regel aus einem Metall mit hoher Leitfähigkeit, d. h. sowohl hoher Wärmeleitfähigkeit als auch hoher elektrischer Leitfähigkeit. Dadurch wird die Reflexion des Laserstrahls in dem Düsenkanal verbessert und eine zu starke Erwärmung der Schneiddüse verhindert. In der Regel wird die Schneiddüse aus Kupfer gefertigt, wobei auch ein Verchromen der aus Kupfer bestehenden Schneiddüse bekannt ist.At the Laser cutting will be the material to be separated, for. B. a sheet, melted, burned or sublimated by means of a laser beam. The laser beam is generated in a laser beam source, via a beamline led to a focusing optics and then exits focused through the cutting nozzle to along the kerf apply to the material to be separated. Through the cutting nozzle is In general, a process gas is also directed to the processing station. The cutting nozzle usually consists of a metal with high conductivity, d. H. both high thermal conductivity as well as high electrical conductivity. This will change the reflection of the Laser beam in the nozzle channel improves and prevents excessive heating of the cutting nozzle. In general, the cutting nozzle made of copper, with a chrome plating consisting of copper cutting nozzle is known.

Beim Plasmaschneiden wird ein Plasma, d. h. ein durch Aufheizen ionisiertes elektrisch leitfähiges Gas erzeugt und eine elektrische Entladung durch einen Plasmabogen zwischen einer Kathode und dem zu trennenden Werkstück erzeugt. Der Plasmabogen tritt durch die Schneiddüse aus und wird durch diese auf die Trennfuge fokussiert. Zum Zünden des Plasmabogens wird eine Zündspannung zwischen die Schneiddüse und die Kathode angelegt. Sobald der Plasmabogen gezündet ist, wird er durch ein Prozessgas aus der Schneiddüse hinausgedrängt, um mit dem zu bearbeitenden Material in Berührung zu kommen. Dann wird die Schneiddüse elektrisch neutral geschaltet, so dass der Plasmabogen zwischen der Kathode und dem zu bearbeitenden Werkstück als Anode brennt. Auch hier wird die Schneiddüse aus einem Metall hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, insbesondere Kupfer, hergestellt.At the Plasma cutting becomes a plasma, i. H. a by ionizing ionized electrically conductive Gas generated and an electrical discharge through a plasma arc generated between a cathode and the workpiece to be separated. The plasma arc exits through the cutting nozzle and passes through it focused on the parting line. To ignite the plasma arc is an ignition voltage between the cutting nozzle and the cathode applied. Once the plasma arc is ignited, it is forced out of the cutting nozzle by a process gas in order to to come into contact with the material to be processed. Then it will be the cutting nozzle electrically switched neutral so that the plasma arc between the cathode and the workpiece to be machined as an anode burns. Again, the cutting nozzle is made of a metal high electrical and thermal conductivity, in particular copper.

Die bekannten Schneiddüsen weisen einen achsmittig durchgehenden Düsenkanal auf, durch welchen der Laserstrahl bzw. der Plasmabogen durchtritt und gegebenenfalls ein Prozessgas auf die Bearbeitungsstelle gelenkt wird. An der Austrittsseite der Schneiddüse verbreitert sich üblicherweise deren Durchmesser zu einem Schutzflansch. Dieser Schutzflansch dient dazu, die Funktionsteile der Fokussieroptik beim Laserschneiden bzw. der Plasmaerzeugung beim Plasmaschneiden abzudecken und insbesondere vor Metallspritzern zu schützen. Die bekannten Schneiddüsen sind einstückig aus dem Vollmaterial des Kupfers gedrehte Feindrehteile. Aufgrund der Ausbildung des Schutzflansches mit verbreitertem Durchmesser ergibt sich beim Drehen der Schneiddüse ein großer Materialabfall. Da die Schneiddüsen Verschleißteile sind, die nur eine kurze Standzeit haben und häufig ersetzt werden müssen, bedeutet dieser Materialabfall bei der Herstellung der Schneiddüsen aus dem teuren Werkstoff Kupfer einen erheblichen Kostenfaktor.The known cutting nozzles have an axially continuous nozzle channel, through which the laser beam or the plasma arc passes through and optionally a process gas is directed to the processing station. At the exit side of the cutting nozzle usually widens their diameter to a protective flange. This protective flange is used in addition, the functional parts of the focusing optics during laser cutting or the plasma generation in plasma cutting cover and in particular to protect against metal splashes. The known cutting nozzles are in one piece from the solid material of the copper turned fine turned parts. by virtue of the formation of the protective flange with widened diameter results in turning the cutting nozzle a large material waste. Since the cutting nozzles are wearing parts, which have a short life and often need to be replaced means this material waste in the manufacture of the cutting nozzles the expensive material copper is a considerable cost factor.

Aus der WO 2007/135460 A1 ist eine solche Schneiddüse zum Laserstrahlschneiden mit einem achsmittig durchgehenden Düsenkanal und einem im Durchmesser verbreiterten Flansch bekannt. Die Düse besteht aus Kupfer und ist von einem Düsenhalter aus Edelstahl aufgenommen.From the WO 2007/135460 A1 Such a cutting nozzle for laser beam cutting with an axially continuous nozzle channel and a widened in diameter flange is known. The nozzle is made of copper and is accommodated by a stainless steel nozzle holder.

Aus der DE 20 2004 011 430 U1 ist eine Schneiddüse für das Laserstrahlschneiden oder Plasmaschneiden bekannt, die aus einem aus Kupfer hergestellten Grundkörper und einer Verschleißschutzschicht besteht. From the DE 20 2004 011 430 U1 a cutting nozzle for laser beam cutting or plasma cutting is known, which consists of a copper-made body and a wear protection layer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schneiddüsen für das Laserschneiden und das Plasmaschneiden kostengünstiger herzustellen.Of the Invention is based on the object, the cutting nozzles for laser cutting and plasma cutting more cost effective manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schneiddüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.These The object is achieved by a cutting nozzle with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous versions The invention are specified in the subclaims.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, die Schneiddüse aus zwei Teilen herzustellen, nämlich einem Kernteil und einem Flanschteil. Der Kernteil umschließt den Düsenkanal über dessen gesamte Länge koaxial und bildet somit die Wandung des Düsenkanals. Der Kernteil wird aus einem Metall hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit gedreht, vorzugsweise aus Kupfer. Der Kernteil weist im Wesentlichen eine zylindrische Form auf, deren Durchmesser nur so groß gewählt werden muss, dass die erforderliche Wandstärke für den Düsenkanal erhalten wird. Der verbreiterte Schutzflansch mit großem Durchmesser wird dagegen durch den separaten Flanschteil gebildet, der aus einem kostengünstigeren Material gefertigt werden kann. Dieses Material kann ein Metall, z. B. Stahl oder auch Kunststoff sein. Der Flanschteil wird koaxial auf den Kernteil aufgesetzt und durch eine Fügeverbindung fest mit dem Kernteil verbunden. Der Kernteil kann somit aus einem Stabmaterial des hochwertigen Metalls, z. B. Kupfer, gedreht werden, ohne dass der Durchmesser des Rohmaterials wesentlich reduziert werden muss. Der Materialabfall beim Drehen des Kernteils ist somit gegenüber dem herkömmlichen Drehen der gesamten Schneiddüse aus einem Stück erheblich reduziert. Dadurch ergibt sich eine Materialkostenreduzierung, die insbesondere bei den großen Stückzahlen, in denen die Schneiddüse als Verschleißteil benötigt wird, den Aufwand für die getrennte Fertigung der zwei Teile und deren Zusammenfügen deutlich überwiegt. Es ergibt sich somit der überraschende Effekt, dass trotz des höheren Herstellungsaufwandes der Schneiddüse erfindungsgemäß die Schneiddüse kostengünstiger hergestellt werden kann.The essential idea of the invention is to produce the cutting nozzle from two parts, namely a core part and a flange part. The core part encloses the nozzle channel coaxially over its entire length and thus forms the wall of the nozzle channel. The core part is rotated from a metal of high thermal and electrical conductivity, preferably copper. The core part essentially has a cylindrical shape whose diameter only has to be chosen so large that the required wall thickness for the nozzle channel is obtained. The widened protective flange with a large diameter, however, is formed by the separate flange, which can be made of a less expensive material. This material may be a metal, e.g. As steel or plastic. The flange is coaxially placed on the core part and connected by a joint connection fixed to the core part. The core part can thus be made of a rod material of the high-quality metal, for. As copper, are rotated without the diameter of the raw material must be significantly reduced. The material waste when rotating the core part is thus considerably reduced compared to the conventional turning of the entire cutting nozzle in one piece. This results in a reduction in material costs, especially in the large quantities in which the cutting nozzle is required as a wearing part, the Expenditure for the separate production of the two parts and their joining clearly outweighs. Thus, there is the surprising effect that, in spite of the higher production costs of the cutting nozzle, the cutting nozzle can be produced more economically.

Der Flanschteil wird vorzugsweise aus Stahl hergestellt, das sich durch hohe mechanische Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit für diesen Zweck auszeichnet. Insbesondere wird Edelstahl verwendet, der auch gegen Korrosion durch Metallspritzer unempfindlich ist.Of the Flange part is preferably made of steel, which is characterized by high mechanical strength and good machinability for this Purpose. In particular, stainless steel is used, too is insensitive to corrosion by metal splashes.

Um den Kernteil und den Flanschteil zuverlässig und kostengünstig zusammenzufügen wird vorzugsweise eine Presspassung verwendet. Die Passfläche kann dabei ein koaxialer gerader Kreiszylinder sein oder ein koaxialer gerader Kreiskegel. Auch andere Fügetechniken sind möglich, z. B. Klebeverbindungen oder Schraubverbindungen.Around to assemble the core part and the flange part reliably and inexpensively is preferred used a press fit. The mating surface can be a coaxial be a straight circular cylinder or a coaxial straight circular cone. Also other joining techniques are possible, z. B. adhesive joints or screw connections.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:in the The invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawing embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 einen Axialschnitt durch eine Schneiddüse gemäß der Erfindung und 1 an axial section through a cutting nozzle according to the invention and

2 eine axiale Stirnansicht der Schneiddüse. 2 an axial end view of the cutting nozzle.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Schneiddüse für das Laserschneiden.The embodiment shows a cutting nozzle for the Laser cutting.

Die Schneiddüse weist einen Kernteil 10 auf, der aus einem Stangenmaterial aus Kupfer gedreht wird. Durch den Kernteil 10 führt axial mittig ein Düsenkanal 12, der sich von dem hinteren, in 1 rechten Ende gegen das vordere Austrittsende konisch verengt, um den durchtretenden Laserstrahl auf die Bearbeitungsstelle zu fokussieren. In dem axial hinteren Abschnitt des Kernteils 10 ist dessen Durchmesser reduziert und mit einem Außengewinde 14 versehen, mit welchem die Schneiddü se in einen nicht gezeigten Düsenhalter auswechselbar eingeschraubt werden kann.The cutting nozzle has a core part 10 which is turned from a copper bar stock. Through the core part 10 leads axially centrally a nozzle channel 12 extending from the rear, in 1 conically narrowed right end against the front exit end to focus the passing laser beam on the processing point. In the axially rear portion of the core part 10 its diameter is reduced and with an external thread 14 provided, with which the Schneiddü se can be screwed interchangeable in a nozzle holder, not shown.

Der axial vordere Abschnitt des Kernteils 10 weist einen kreiszylindrischen Außenumfang 16 auf, dessen Querschnitt im Wesentlichem dem Querschnitt des Ausgangsstangenmaterials entspricht, so dass der Kernteil 10 insgesamt mit einem sehr geringen Materialabfall aus dem Stangenmaterial gedreht werden kann.The axially front portion of the core part 10 has a circular cylindrical outer circumference 16 on, whose cross-section substantially corresponds to the cross section of the Ausgangsstangenmaterials, so that the core part 10 overall can be rotated with a very small waste material from the rod material.

Auf den Außenumfang 16 des vorderen Abschnitts des Kernteils 10 ist in Passpressung ein Flanschteil 18 aufgepresst, welches aus Edelstahl gedreht ist. Der Flanschteil 18 schließt an seiner hinteren axialen Stirnfläche flächenbündig mit der hinteren Stirnfläche des vorderen Abschnitts des Kernteils 10 ab, so dass sich eine durchgehende Kreisringfläche ergibt, mit welcher die Schneiddüse beim Einschrauben in den Düsenhalter an dessen vorderer Stirnfläche dicht anliegt. Die vordere Stirnfläche des Flanschteils 18 ist konisch abgeschrägt und geht stufenlos in einen konisch abgeschrägten Rand 20 des vorderen Abschnittes des Kernteils 10 über. Der Flanschteil 18 umschließt somit den Kernteil 10 in dessen vorderem Bereich koaxial und bildet mit diesem zusammen den nach vorn konisch ausgebildeten vorderen Abschnitt der Schneiddüse.On the outer circumference 16 the front portion of the core part 10 is in Passpressung a flange 18 pressed, which is turned stainless steel. The flange part 18 closes at its rear axial end surface flush with the rear end face of the front portion of the core part 10 from, so that there is a continuous annular surface, with which the cutting nozzle when screwed into the nozzle holder at the front end surface is tight. The front end face of the flange part 18 is tapered and steplessly goes into a conically bevelled edge 20 the front portion of the core part 10 above. The flange part 18 thus encloses the core part 10 in the front region coaxial and together with this forms the front conical front portion of the cutting nozzle.

Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf diese spezielle Form der Schneiddüse für das Laserschneiden beschränkt ist. Die Herstellung aus zwei Teilen, einem inneren Kernteil aus einem Metall hoher Leitfähigkeit, z. B. aus Kupfer, der den Düsenkanal umschließt und einem äußeren Flanschteil aus einem preisgünstigeren Material kann bei allen verschiedenen Formen der Schneiddüsen für das Laserschneiden und das Plasmaschneiden verwendet werden.It is for the skilled person readily apparent that the invention is not is limited to this special form of the cutting nozzle for laser cutting. The production of two parts, an inner core part of one High conductivity metal, e.g. B. made of copper, the nozzle channel surrounds and an outer flange part from a cheaper Material can be used on all different forms of cutting nozzles for laser cutting and plasma cutting can be used.

1010
Kernteilcore part
1212
Düsenkanalnozzle channel
1414
Außengewindeexternal thread
1616
Außenumfangouter periphery
1818
Flanschteilflange
2020
konischer Randconical edge

Claims (10)

Schneiddüse für das Laserschneiden und/oder das Plasmaschneiden mit einem achsmittig durchgehenden Düsenkanal (12) und einem an der Austrittsseite angeordneten im Durchmesser verbreiterten Schutzflansch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiddüse aus zwei Teilen hergestellt ist, nämlich einem den Düsenkanal (12) über dessen gesamte Länge koaxial umschließenden Kernteil (10) und einem den Schutzflansch bildenden Flanschteil (18), dass der Flanschteil (18) den Kernteil (10) umschließt, dass der Flanschteil (18) und der Kernteil (10) durch eine Fügeverbindung fest miteinander verbunden sind, dass der Kernteil (10) aus einem ersten Metall hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit besteht und dass der Flanschteil (18) aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Material hoher mechanischer Festigkeit besteht.Cutting nozzle for laser cutting and / or plasma cutting with an axially continuous nozzle channel ( 12 ) and arranged on the outlet side widened in diameter protective flange, characterized in that the cutting nozzle is made of two parts, namely a nozzle channel ( 12 ) over its entire length coaxially enclosing core part ( 10 ) and a flange forming the protective flange ( 18 ), that the flange part ( 18 ) the core part ( 10 ) encloses that the flange part ( 18 ) and the core part ( 10 ) are firmly connected to each other by a joint connection, that the core part ( 10 ) consists of a first metal of high electrical and thermal conductivity and that the flange part ( 18 ) consists of a different from the first metal second material of high mechanical strength. Schneiddüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Metall Kupfer ist.cutting nozzle according to claim 1, characterized in that the first metal is copper is. Schneiddüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein Metall ist.cutting nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the second Material is a metal. Schneiddüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Metall Stahl, insbesondere Edelstahl ist.cutting nozzle according to claim 3, characterized in that the second metal Steel, especially stainless steel is. Schneiddüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein Kunststoff ist.cutting nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the second Material is a plastic. Schneiddüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung eine Presspassung ist.cutting nozzle according to one of the preceding claims, characterized that the joint connection a press fit is. Schneiddüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Passfläche (16) der Presspassung ein koaxialer gerader Kreiszylinder ist.Cutting nozzle according to claim 6, characterized in that the mating surface ( 16 ) of the press fit is a coaxial straight circular cylinder. Schneiddüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Passfläche der Presspassung ein koaxialer gerader Kreiskegel ist.cutting nozzle according to claim 6, characterized in that the mating surface of Press fit is a coaxial straight circular cone. Schneiddüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung eine Klebeverbindung ist.cutting nozzle according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the joint connection an adhesive bond is. Schneiddüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung eine Schraubverbindung ist.cutting nozzle according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the joint connection is a screw connection is.
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